一文掌握差模信號(hào)、共模信號(hào)、共模抑制比的概念
發(fā)布時(shí)間:2019-08-22 責(zé)任編輯:wenwei
【導(dǎo)讀】差模又稱串模,指的是兩根線之間的信號(hào)差值;而共模噪聲又稱對(duì)地噪聲,指的是兩根線分別對(duì)地的噪聲。
共模信號(hào)與差模信號(hào)辨析
差模又稱串模,指的是兩根線之間的信號(hào)差值;而共模噪聲又稱對(duì)地噪聲,指的是兩根線分別對(duì)地的噪聲。
對(duì)于一對(duì)信號(hào)線A、B,差模干擾相當(dāng)于在A與B之間加上一個(gè)干擾電壓,共模干擾相當(dāng)于分別在A與地、B與地之間加上一個(gè)干擾電壓。
像平??吹降挠秒p絞線傳輸差分信號(hào)就是為了消除共模噪聲,原理很簡(jiǎn)單,兩線擰在一起,受到的共模干擾電壓很接近, Ua - Ub依然沒什么變化,當(dāng)然這是理想情況。比如,RS422/485總線就是利用差分傳輸信號(hào)的一種具體應(yīng)用。
實(shí)際應(yīng)用中,溫度的變化、各種環(huán)境噪聲的影響都可以視作為共模噪聲信號(hào)。但如果在傳輸過程中,兩根線的對(duì)地噪聲哀減的不一樣大,使得兩根線之間存在了電壓差,這時(shí)共模噪聲就轉(zhuǎn)變成了差模噪聲。
差分信號(hào)不是一定要相對(duì)地來說的,如果一根線是接地的,那他們的差值就是相對(duì)地的值了,這就是模擬電路中講過的差分電路的單端輸入情況。
差分放大器,差模輸入,差模是相對(duì)共模來說的。差分是一種方式。
差模信號(hào)&共模信號(hào) & 差分放大電路
舉例來說,假如一個(gè)ADC有兩個(gè)模擬輸入端,并且AD轉(zhuǎn)換結(jié)果取決于這兩個(gè)輸入端電壓之差,那么我們說這個(gè)ADC是差分輸入的,并把這兩個(gè)模擬輸入端合在一起叫做差分輸入端。但是加在差分輸入端上的電壓并不一定總是大小相等方向相反,甚至很多情況下是同符號(hào)的。(注:即不一定是一正一負(fù))我們把它們的差叫做差模輸入,而把它們共有的量(即平均值)叫做共模輸入。
差分是一種電路形式的叫法....
差模是對(duì)信號(hào)的定義....(相對(duì)來說有共模..)
差模信號(hào):大小相等,方向相反的交流信號(hào)。
共模信號(hào):大小相等。方向相同。
在差分放大電路中,經(jīng)常提到共模信號(hào)和差模信號(hào)。在差分放大電路中共模信號(hào)是不會(huì)被放大的,可以理解為三極管的溫漂引起的電流型號(hào),為了形象化溫漂而提出了共模信號(hào),差模信號(hào)為輸入信號(hào),就是Ui,就是放大的對(duì)象。
在差動(dòng)放大電路中,有兩個(gè)輸入端,當(dāng)在這兩個(gè)端子上分別輸入大小相等、相位相反的信號(hào),(這是有用的信號(hào))放大器能產(chǎn)生很大的放大倍數(shù),我們把這種信號(hào)叫做差模信號(hào),這時(shí)的放大倍數(shù)叫做差模放大倍數(shù)。如果在兩個(gè)輸入端分別輸入大小相等,相位相同的信號(hào),(這實(shí)際是上一級(jí)由于溫度變化而產(chǎn)生的信號(hào),是一種有害的東西),我們把這種信號(hào)叫做共模信號(hào),這時(shí)的放大倍數(shù)叫做共模放大倍數(shù)。由于差動(dòng)放大電路的構(gòu)成特點(diǎn),電路對(duì)共模信號(hào)有很強(qiáng)的負(fù)反饋,所以共模放大倍數(shù)很小。(一般都小于1)計(jì)算公式又分為單端輸出和雙端輸出,所以有四個(gè)共模信號(hào)和差模信號(hào)是指差動(dòng)放大器雙端輸入時(shí)的輸入信號(hào)。
共模信號(hào):雙端輸入時(shí),兩個(gè)信號(hào)相同。
差模信號(hào):雙端輸入時(shí),兩個(gè)信號(hào)的相位相差180度。
任何兩個(gè)信號(hào)都可以分解為共模信號(hào)和差模信號(hào)。
設(shè)兩路的輸入信號(hào)分別為:A,B.
m,n分別為輸入信號(hào)A,B的共模信號(hào)成分和差模信號(hào)成分。
輸入信號(hào)A,B可分別表示為:A=m+n;B=m-n
則輸入信號(hào)A,B可以看成一個(gè)共模信號(hào) m 和差模信號(hào) n 的合成。
其中m=(A+B)/2;n=(A-B)/2。
差動(dòng)放大器將兩個(gè)信號(hào)作差,作為輸出信號(hào)。則輸出的信號(hào)為A-B,與原先兩個(gè)信號(hào)中的共模信號(hào)和差模信號(hào)比較,可以發(fā)現(xiàn):
共模信號(hào)m=(A+B)/2不見了,而差模信號(hào)n=(A-B)/2得到兩倍的放大。
這就是差模放大器的工作原理。
共模抑制比
為了說明差動(dòng)放大電路抑制共模信號(hào)的能力,常用共模抑制比作為一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)來衡量,其定義為放大器對(duì)差模信號(hào)的電壓放大倍數(shù)Aud與對(duì)共模信號(hào)的電壓放大倍數(shù)Auc之比,稱為共模抑制比,英文全稱是Common Mode Rejection Ratio,因此一般用簡(jiǎn)寫CMRR來表示。
差模信號(hào)電壓放大倍數(shù)Aud越大,共模信號(hào)電壓放大倍數(shù)Auc越小,則CMRR越大。此時(shí)差分放大電路抑制共模信號(hào)的能力越強(qiáng),放大器的性能越好。當(dāng)差動(dòng)放大電路完全對(duì)稱時(shí),共模信號(hào)電壓放大倍數(shù)Auc=0,則共模抑制比CCMR→∞,這是理想情況,實(shí)際上電路完全對(duì)稱是不存在的,共模抑制比也不可能趨于無窮大。
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